另外， 同一管屏各管之间的吸热量也存在较 大偏差， 这主要表现在同屏各管吸收炉膛的辐射 热量不均匀。由于同屏各管接受炉膛烟气辐射的 角系数不同， 外侧管吸收炉膛的辐射热量比其余 管多得多， 往往达到平均值的几倍， 造成外侧管出 口汽温偏高。 尽管与煤粉锅炉相比， 循环流化床锅 炉炉膛中烟气温度较低， 平均温度为 ８０ ５ ５－９０ ℃， 没有高温火焰中心， 炉膛辐射热负荷较低， 但 是同屏各管之 间吸收辐射热量的偏差也不能忽
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４５ 流化床锅炉屏式过热器爆管原因分析 ６ ｔｈ ／
胡志宏‘丁立新‘李士江“ ， ，
（． Ｉ 山东电力研究院 ， 山东济南 ２００ ； 山东林 业监测规 划院 ， ５０２ ２ ． 山东济南 ２０ １ ） ５０４
Ａ ａｙｉ ｏ Ｔ ｂ Ｅ ｐｏｉｎ Ｐ ｎ ｌ ｅｈａｅ ｎ ｌｓ ｎ ｅ ｌｓ ｏ ａ ｅ Ｓ ｐｒｅｔｒ ｓ ｕ ｘ ｏ ｆ ｕ ｉ ４ ５ ｈ Ｂ ｉ ｒ ｎ ｔ Ｃ Ｂ ｌ ６ ／ Ｆ ｏｅ
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数等于偏差管焙增与平均管焙增之比， 在热偏差 系数不变的情况下， 屏式过热器整体焙增增大， 偏 差管出口汽温增高， 容易发生超温。也就是说， 同 样的热偏差系数即使在设计焙增下不超温， 在实 际焙增较大的情况下也会导致超温。
１ 爆管情况
爆管位于左数第 ２ 片下降屏前数第 ２ 号管 ６ （ 最外侧管） 向火面靠近耐磨耐火浇注料的位置， 爆 口沿管子纵向开裂， 呈嘴形 ， 口边缘粗糙， 爆 呈 脆性断口形貌， 纵向最大开口长度为 ２９ 横 ７ｍ ｍ， 向最大宽度为 ８ ｍ 爆 口附近管子内外壁均有 ４ ｍ， 较厚的氧化铁皮。 金相检验表明， 口 爆 边缘金属组 织中可观察到沿晶界分布的微裂纹， 出现双晶界， 球化等级为 ４ － 级， ＾５ 组织老化严重， 具有长时超 温运行爆 口的宏观特点和微观组织特征。查看屏 式过热器出口壁温， 发现第 ２ 片下降屏外侧管的 出口汽温在锅炉高负荷运行时达到 ５０℃左右， ６ 低负荷运行时超过 ５０℃， ８ 均超过了屏式过热器 的超温报警值（５ ５０℃） 综合以上现象分析认为， 。 爆管的直接原因为受热管长期超温过热。
图 １ 屏式过热器结构示意图
端， 用来调节主蒸汽温度。 ３ 号锅炉从 ２０ 年投产以来 ， ０３ 运行 ４ ０ ０ 多 ０
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ｈ即发生了屏式过热器爆管事故， 严重影响了机 组安全可靠运行。
差最小， 流量最小， 同时由于图 １ 所示的管屏结构
下降屏出口 汽温明显高于其两侧的汽温。 由于屏间 的流量偏差很小， 因此可知屏间的热负荷偏差较
大。 造成中间下降屏出口汽温偏高的原因与流化床 锅炉的气固两相流流型和屏式过热器的布置方式
出口集箱静压分布特点， 采用电站锅炉水动力计 算方法， 可以得到 ４ 片下降屏沿炉膛宽度方向的 流量分配偏差系数， 如图 ２ 所示。由图 ２ 可见， 管 屏流量沿炉膛宽度方向左右对称， 屏间流量偏差
图３ 下降屏同屏管间流量偏差分布
根据屏间流量偏差系数和管间流量偏差系数 可以看出， 中间屏的最外侧 ２ 号管流量最小， ６ 造 成该管出口汽温最高， 冷却条件最差， 最易于发生
超温爆管。由于屏间流量偏差程度远远小于同屏
２ 屏式过热器超温原因分析
一般来说 受热面超温是由管屏内蒸汽流量 ， 偏差 、 炉膛内热负荷偏差 、 受热面吸热量偏大或运 行方式不当引起的， 因此有必要从这几方面进行
摘 要： 通过对 ４５ ６ ｔｈ循环流化床锅炉过热器 系统的流责分配、 ／ 热偏差和吸热量的详细计算分析， 发现蒸汽 侧同屏管问流爹偏差和烟气侧吸 热偏差是导致该型锅炉屏式过热器超温的主要原 因， 屏式过 热瑟整体吸 热 蚤偏大和减温水使用不当进一步加剧 了超温现象。根据超温原因， 在运行和结构改造方面提 出了防止屏式过 热器超温的技术措施。 关钮词 ： 循环流化床锅炉； 屏式过热器 ； 超温； 流童偏差 中图分类号 ： Ｋ ２． Ｔ ２３３ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０３９７ （０５０－０８０ １０－１１２０）４０４－３
高。
３ 解决措施
根据以上分析可以得出这样的结论： 号锅 ３ 炉屏式过热器外侧管超温的根本原因是蒸汽侧同 屏管间流量偏差和烟气侧吸热偏差过大， 屏式过 热器焙增过大和减温水使用不当加剧了超温情 况， 加之所用管材金属高温抗氧化性较差， 最终导 致外侧管出口部位超温爆管。 根据超温原因， 可以采取以下相应措施： （） １ 在维持主汽温度的同时， 增大一级减温 水量， 尽量维持屏式过热器出口蒸汽温度不超过 设计温度。 试验表明， 在大于 ７％ 负荷情况下将 ０ 一级减温水量增大到 ２． ｈ以后， １３ ｔ ／ 可以将屏式 过热器的最高壁温控制在 ５０℃以下， ５ 但是在锅 炉点火过程中和低负荷运行时屏式过热器的最高 壁温仍然高达 ５０℃。 ７
分析 。
管间流量偏差， 因此蒸汽侧流量分配不均匀主要
是同屏管间流量偏差造成的。
２２ 烟气侧热负荷分布不均匀 ．
在锅炉蒸发量为 ３０ ９ ｔｈ的工况下， 片下降 ／ ４
屏式过热器外侧管出口蒸汽温度如图 ４ 所示， 中间
２１ 蒸汽侧流里分配不均匀 ．
根据屏式过热器的蒸汽流程， 屏式过热器整 体为具有 ４ 个并联回路的双进双出系统 ， 根据进、
室前部， 左右对称。 屏式过热器分为４ 片上升屏和 ４ 片下降屏， 每屏由２ 根直径 ５ ｍ 壁厚 ５５ ６ １ ｍ、 ． ｍ ｍ
的管子组成， 管材为 １Ｃ １ Ｖ。过热蒸汽从屏式 ２ ｒＭｏ
过热器分配集箱两端引入， 分配进入 ４ 片上升屏， 经 过上升屏出口的中间集箱， ４ 进入 个下降屏中间集 箱， 再从下降屏出口集箱汇入屏式过热器汇集集箱。 屏式过热器的布置如图 １ 所示。 过热器系统采用两级减温水控制方式， 第一 级减温器布置在屏式过热器入 口端， 用来保护屏 式过热器； 第二级减温器布置在高温过热器入 口
原因， ２ 号管最长， 第 ６ 沿程阻力系数最大， 因而进 一步降低了 该管的流量， 计算得到同屏各管的流量 偏差系数如图３ 所示。由图３ 可见， 同屏各管的管 间流量偏差系数从炉前到炉后方向是单调递减的，
第 ２ 号管流量最小， ６ 流量偏差系数仅为 ０ ６ ０ ．７
橄 钱 翎 今 翻 瑞 应 枷
管排号
略。
２３ 屏式过热器吸热里偏大 ．
表１ 为锅炉蒸发量为 ３０ ９ ｔｈ的一种工况 ， ／ 从表中可以看出屏式过热器的实际吸热量比设计 计算值要大 １ ０， ２ 在其入 口汽温与设计值相差不 ｏ
大的情况下， 造成出口汽温平均值比设计值高 １ ８
℃左右， 使屏式过热器整体超温。另外， 热偏差系
有关。 流化床锅炉炉膛内靠近四周水冷壁的物料浓
度较高， 传热较强， 中间核心部分气流中物料浓度
不大。 中间屏的流量偏小， 流量偏差系数为０９， ．８ 边屏的流量较大， 流量偏差系数为 １０， ．２ １．６
暇 脚 翎 吸 衅 璐 画 哒
１．４
较稀， 传热较差［， ［ 中间下降屏及与之相连的上升 ｉ ７ 屏为第 ４５１８ ，，，号屏式过热器， 靠近水冷壁， 物Ｇ ４５１． Ｐ － Ｍ７ Ｌ
中间集箱
４５ 循环流化床锅炉。 ６ｔ ／ ｈ 炉膛由 双面膜式水冷壁分
为左右对称的Ａ， Ｂ两室。 过热器系统按照蒸汽流程 可以 分为顶棚及包墙过热器、 低温过热器、 屏式过热 器和高温过热器。８ 片屏式过热器和 ６ 片屏式高温 再热器垂直锅炉前墙， 沿炉宽均匀间隔布置于燃烧
浓度较大， 传热较强， 同时屏与水冷壁之间的通道 宽度大于屏与屏之间的通道宽度， 使烟气流量较
大， 温度下降较慢， 烟温水平较高， 传热温差较大，
沪 、 哺 装 口 田 枷 军 众
５８０ ５７０ ５６０ ５０ ６４ｃ ５３０
报挤温度 ５０ ５＇ Ｃ
２屏 号 ３ 编
世 卜
哒
５２０ ５１０ ５０
图２ 下降屏屏间流量偏差沿炉膛宽度方向的分布
（） ２ 要彻底消除屏式过热器的超温现象，
改进其蒸汽引出方式是一种有效的解决方法 。 即在下降屏 出 口集箱 的远端 加装分流管将蒸 汽直接引到屏式过热器的汇流集箱上 ， 减小出 口集箱 的静 压力变 化 ， 降低 下降屏 的流量偏 差 。加装分流管后的流量分布计算结果如图 ５ 所示， 加装分流 管 可使 同屏流量趋于均 匀 ， 外 侧管的最小流量偏差系数 由 ０ ６ 增大到 ０ ． ７ ．
２屏 号 编
图 ４ 下降屏外侧管出口汽温沿炉膛宽度方向的分布
对于每个回路中的下降屏来说， 其进出口的连
接方式为倒“ ＂ 第 ２ 号管的进 出口集箱静压 Ｌ 型， ６
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造成与水冷壁相邻的下降屏吸热较多， 出口汽温偏
（． ｎ ｏ ｇ ｅｔ ｃ ｗ ｒ ｓａｃ Ｉｓ ｔｔ， ｎＳ ａｄ ｎ ２００ ，ｈｎ ； １Ｓ ａｄ ｎ Ｅ ｃｒ Ｐ ｅ Ｒ ｅｒｈ ｔｕｅＪ ａ ，ｈ ｎ ｏ ｇ ０２Ｃ ｉａ ｈ ｌ ｉ ｏ ｅ ｎｉ ｉ ｎ ５ ２Ｓ ａｄｎ Ｆ ｒ ｔ Ｍｏｉ ｒ ｇ Ｄ ｓ ｎ ｔｕｅＪ ａ ，ｈｎｏｇ ０１ ，ｈ ａ ． ｎｏｇ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓ ｙ ｎ ｏｉ ａｄ ｉ Ｉｓｔｔ， ｎＳ ａｄｎ ２ ０４Ｃ ｉ ） ｔ ｎ ｎ ｅｇ ｎ ｉ ｉ ｎ ５ ｎ Ａ ｓ ａｔＴ ｒｕ ｈ ｔｉｄ ｃｌ ｉ ａｄ ａ ｓ ｏ ｆ ｗ ｓ ｉｕｉ ， ｄｖ ｔ ｎ ｄ ｓｒｔ ｎ ｂｔ ｃ： ｏ ｇ ｄ ａ ｅ ｃｌ ａ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｆ ｄ ｔ ｂ ｔ ｎ ｈａ ｅｉ ｉ ａ ａ ｏｐｉ ｒ ｈ ｅ ｌ ａ ｕ ｔ ｎ ｎ ｙ ｓ ｌ ｉ ｒ ｏ ｅｔ ａ ｏ ｎ ｂ ｏ ｏ ｏ Ｃ Ｂ ｉｒ ｅｈａｅ ｓｓ ｍ， ｉ ｆｕ ｄ ｔ ｅ－ ｂ ｆ ｗ ｖ ｔ ｎ ｓ ａ ｓ ｅ ｈａ ａ－ ｆ ｂ ｌ ｓｐｒｅｔ ｙｔ ｉ ｓ ｎ ｔａ ｉｔ ｔ ｅ ｄ ｉ ｉ ｏ ｔ ｍ ａｄ ｔ Ｆ ｏｅ ｕ ｒ ｅ ｔ ｏ ｈ ｎ ｒ ｕ ｌ ｅ ａ ｏ ｆ ｏ ｅ ｉ ｎ ｅ ｂ ｄ ｓｒｔ ｎ ｉ ｉ ｏ ｆ ｅ ｓ ｅ ｔｅ ｉ ｃｕｅ ｏｅｈａ ｎ ｏ ｔｅ ｅ ｓｐｒｅｔ ， ｄ ｏｐｉ ｄｖ ｔ ｎ ｌ ｇｓ ａｅ ｍ ｎ ｓ ｏ ｖｒｅｔ ｇ ｈ ｐｎｌ ｅ ａ ｒａ ｔｅ ｏ ｅ ａ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｈ ａ ａ ｕ ｄ ｆ ｉ ｆ ａ ｕ ｈ ｅ ｎ ｈ ｏｅａ ｌ ｇ ａｓｒｔ ｎ ｉ ｉ ａｄ ｐｏｅ ｕｅ ｐａ ｗ ｔ ｍ ｄ ｔｅ ｒｅｔ ｇ ｂ ｍ ｅ ｖｒｌ ａ ｅ ｏｐｉ ｄｖ ｔ ｎ ｉ ｒｐｒ ｏ ｓｒｙ ｅ ａｅ ｏｅｈａ ｎ ｐｏｌ ｅ ｎ ｌ ｂ ｒ ｏ ｅ ａｏ ｎ ｍ ｓ ｆ ａ ｒ ｈ ｖ ｉ ｒ ｅ ｖ ｗ ｒｅＩ ｖ ｗ ｔｅ ｓｓ ａ ｈ ｉ ｌ ａｕｅ ｐｅｅｔ ｒｅｔ ｇ ｐ ｔ ｗ ｒ ｉ ｔｅ ｅ ｉ ｏｓ． ｉ ｏ ｈ ｃｕｅ， ｔ ｎｃ ｍ ｓｒ ｔ ｒｖｎ ｏｅｈａｉ ｉ ｕ ｆｒ ａｄ ｈ ｐｐｒ ｎ ｅ ｆ ａ ｅ ｃ ａ ｅ ｏ ｖ ｎ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｍ ｏ ｏ ｅａｉ ａｄ ｕｔｒ ｒｎ ｖｔ ｎ ｅ ｓ ｐｒｔ ｎ ｓ ｃ ｅ ｏａｉ ． ｒ ｆ ｏ ｎ ｔ ｕ ｅ ｒ ｏ Ｋ ｙ ｒｓＣ Ｂ ｉｒｐｎｌ ｅｈａｅ；ｖｒｅｔ ｇ ｆ ｗ ｖ ｔ ｎ ｅ ｗ ｄ ：Ｆ ｂ ｌ ；ａｅ ｓｐｒｅｔｒｏｅｈａｉ ；ｏ ｄ ｉ ｉ ｏ ｏｅ ｕ ｎ ｌ ｅ ａｏ